《镁合金的表面处理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《镁合金的表面处理（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、鎂合金的表面處理鎂合金表面處理及其功能鎂合金零件常見之表面處理大致可分為油與蠟之外表被覆化成處理法 陽極氧化法噴漆法電鍍法氣體/電漿氮化法雷射合金化而一般機械 方法如拋光擦光滾桶研磨及震動磨蝕法亦可使用表面處理方法使用選 擇所需考慮之因素1.表面處理是否僅裝飾或美觀用途2.鎂合金零件是否具備某種程度之保護特性或機械效益只強化。3.上述功能皆須滿足 若鎂合金零件之應用僅須面對風化間歇性之潤濕而不需有豪華美麗外觀 則不需做任何表面處理但有些表面處理具較復雜程度之涂裝可在長期嚴 苛環境下保護零件。表面處理之應用亦須考慮到整體經濟成本效益要選擇最佳條件之表面處 理必須了解鎂零件所處之環境條件急鎂零件表
2、面處理之耐腐蝕行為及機械特性。鎂金屬表面處理最佳條件之決定因素包括可容忍之腐蝕程度及操作環境之嚴苛程度。壓鑄鎂合金于汽車零組件應用對嚴苛之鹽霧暴露及未做化學處理或被覆之電解腐蝕抑止效果皆優于碳鋼及壓鑄380鋁材。而于油臘被覆化學處理及噴涂電鍍技朮亦皆可滿足裝飾及保護需求。鎂合金表面處理及其功能鎂合金表面可用化學法或電化學法做表面處理這些被覆物可 取代天然之氫氧化物(Mg(OH)2)或碳酸鹽(MgCO3)被覆物且具更佳之 耐蝕性。這些表面處理對有機被覆物具更佳之相容性也可單獨使 用以抗拒一般性之暴露。化成處理后可應用有機被覆物做許多結構 性之應用優勢噴涂前需做樹脂封孔。所有鎂合金表面處理中鉻 酸
3、鹽被覆物可能最常被使用除具中等程度之保護外也可作噴漆 底材提供化學或機械之附著力。鉻酸鹽被覆物之抑制作用亦可提 供永久性之附著性當工件暴露在冷凝濕氣中時阻止鹼性或氧化 膜之形成。鉻酸鹽底材對重工業及海洋環境嚴苛暴露腐蝕亦具效益 。鎂合金之陽極氧化與其它金屬陽極氧化步驟流程大致類似去 污 活化陽極氧化。鹼性與酸性陽極氧化皆可行。但鎂之陽極氧 化不具著色效益須陽極氧化配合有色之噴漆涂裝。鹼性陽極氧化 須做后處理以提升噴漆之附著力它比酸性陽極氧化更質硬及耐磨 耗。酸性陽極氧化較具彈性不易淬裂及剝落對嚴苛環境為及佳 之噴漆底材。鎂合金表面處理及其功能下表顯示鎂合金表面處理之功能與目的目的/效應功能表面
4、處理清洗1 改善表面 2 防止污染 3 焊接前之預處理 4 后續加工處理前之預處理1 溶劑或鹼液脫脂 2 酸洗 3 沖蝕(化學動力干式) 4 機械拋光美觀著色光澤1 陽極處理染色 2 噴漆 3 化成處理 4 電鍍改善化學特性1 保持外觀 2 防止劣化 3 防止污染1 陽極處理 2 噴漆 3 化成處理改善物理特性1 改善硬度與耐磨耗性 2 電力絕緣與傳導 3 熱排斥與吸附 4 潤滑1 陽極處理/電鍍 2 陽極處理/電鍍 3 陽極處理/化成處理 4 陽極處理及潤滑鎂合金之表面預處理鎂合金之表面預處理與其它金屬處理一樣重要因為它會影響到隨后之被覆 制程于鎂零件之制造過程中一些污染物如油脂氧化物或骯臟
5、異物皆可能存在 此外化學處理后之殘留雜質亦必須去除。一般鎂合金零件之清洗制程可分為四 種類別即機械清洗溶劑清洗鹼液清洗及酸洗其中溶劑清洗鹼液清洗 及酸洗亦被歸類為化學清洗。這些方法可單獨使用亦可以組合使用視工作狀 況而定下表為鎂合金使用之清洗制程說明清洗類別應用方法應用機械清洗鋼刷砂磨噴沙滾桶研 磨快速去除重型氧化物被覆層及污染物之方法 噴沙珠擊后應使用酸洗溶劑清洗清洗蒸氣脫脂乳化浸漬 清洗鹼液清洗前去除過量油質噴漆涂層前之預 清洗鹼液清洗熱浸漬電解清洗鎂合金化學處理前最有效之脫脂法。可去除 舊有之化學表面物酸 洗浸漬法數種酸洗法皆適用于鎂零件。鎂合金之機械清洗法鎂合金之機械清洗法包括研磨粗拋
6、光干式及濕式磨蝕噴擊清洗 鋼刷清洗濕式桶槽清洗及振動表面處理。1.研磨及粗拋光帶式研磨可用于去除壓鑄件毛邊表面缺陷或刮痕等 無表面污染物存在之危險性亦不需特殊磨料。2.干式磨蝕噴擊清洗噴砂為鎂合金最常使用之干式磨蝕噴擊清洗法 許多壓鑄廠使用25或35AFS細粒之隧石細砂也可利用小鋼珠噴擊。于傳統 操作狀況下2種方式均可得相同之滿意結果若噴擊壓力過大可能造成 表面之腐蝕因為鋼屑可能嵌入工件表面。任何干式磨蝕噴擊后皆須做酸 洗以排除噴擊之不良效應。3.濕式磨蝕噴擊清洗這是電鍍前之表面處理步驟可去除表面碳質化 合物及厚重腐蝕產物及去除剝推操作之殘留噴漆。4.滾桶研磨鎂壓鑄件可利用濕式桶槽振動桶槽界面
7、活性劑及表面 處理配方去除表面污染物碳質及非碳質之模具潤滑劑并平滑組件。溶液 須連續流動過介質以阻止污染物之累積及組件表面可能之污染。滾桶研磨可 作為高純度鎂合金零件之表面處理及用于鏈鋸除草設備零件及動力手工 具噴漆與之預處理及清洗鎂合金之機械清洗法5.鋼刷處理鎂合金可于現場用鋼刷處理以去除污染物再作噴焊。鋼 刷設備應加以調整使得足夠壓力施用于鎂片上設備之設計應使用其不致磨 蝕到鎂片最終表面之平滑度與鋼刷線材組成及粗糙度有關。6.振動表面處理結合磨平或擦光之清洗以去除氧化物污染物毛邊 及鑄件外皮陶瓷及其它介質皆可加以使用視零件表面狀況及所需表面處 理而定。勿使用酸添加物易侵蝕鎂之表面。適當之清
8、洗與干燥甚為重要。7.拋光與擦光可作為鎂合金電鍍陽極氧化及噴涂前之預處理。鎂壓 鑄件拋光時應盡量減少磨除量以保持鑄件外層薄而無孔質層。標准件拋光 可使用磨輪及皮帶可去除粗糙表面分模線及鎂合金零件表面之缺陷。 可使用Al2O3及SiC磨料其粒徑大小視表面粗糙度及最終所需之表面處 理而定。游離鐵及其它重金屬微粒不可用做鎂合金拋光之磨料因為這些金 屬若嵌入鎂合金表面會引起腐蝕或在酸洗時造成孔洞。鎂合金亦可用矽藻 土化合物或 Al2O3于縫合輪作平滑光澤表面處理拋光。對著色拋光可用干石 灰石化合物拋光化合物若含有游離鐵或其它重金屬磨料不可使用。拋光或 擦光后在有機涂裝之前應作硝酸鐵光澤酸洗硝酸鐵光澤酸
9、洗可生成鈍化 表面增加被覆物之附著性及耐蝕性也可以阻止被覆物干燥后發生污點鎂合金拋光與擦光步驟化學清洗鎂合金化學清洗包括蒸氣脫脂溶劑清洗乳化清洗酸洗 及鹼洗。1.溶劑清洗及蒸氣脫脂可去除油質成形潤滑劑臘淬火 油腐蝕保護油拋光擦光化合物溶解性土壤及污染物。固 態微粒如加工粉塵及碎屑可用溶劑清洗加以去除因為它可溶解 附著于零件的油脂而這些油脂使這些微粒黏附在零件上。這些清 洗行為必須于噴涂電鍍化學處理及機械加工或成形前后進行。 用于其他金屬化學清洗之方法及設備同樣可使用于鎂金屬三氯乙 烯過氯乙烯是最常用的溶劑二氯甲烷可有效自壓鑄件表面去除 過量之有機樹脂嵌入物。2.乳化清洗可用以去除油脂及拋光化合
10、物。乳化清洗劑可為中 性或鹼性pH值7以上以免腐蝕鎂合金鎂合金表面。加水及溶劑 使用前宜加以測試以避免可能之金屬孔蝕現象。化學清洗3.酸洗酸洗可去除緊密附著于鎂合金表面之污染物或 是不溶于溶劑與鹼液之污染物這些污染物包括有色天然氧化 物嵌入之砂或鐵鉻酸鹽被覆物焊接雜質及燃燒之潤滑劑 等。酸洗處理之選擇應考慮須去除之污染物處理之鎂合金類 別尺寸變形量可容許限度及所需之表面外觀。選擇適當之 酸洗法可避免表面形成狀之黑色污染物。鎂合金表面處理除改變金屬表面之耐腐蝕性也可提供裝 飾性之外觀 利用硝酸鐵醋酸硝酸鹽或磷酸清洗皆可達 到 目的。硝酸鐵酸洗會在表面形成氧化鉻膜使表面鈍化而增強 其耐腐蝕性。醋酸
11、-硝酸鹽及磷酸酸洗可作為一種螫合劑自鎂 合金表面有效去除其它金屬雜質阻止局部電流腐蝕。下表為 鎂合金之酸洗處理法。化學清洗4.鹼洗鎂于噴涂前電鍍及化學處理前最常用鹼液清洗它 也可自鎂零件去除鉻酸鹽被覆物。大部分之鎂合金不易被鹼侵蝕除 了焦磷酸鹽及聚磷酸鹽這些鹼類甚至于pH大于12時亦不致侵蝕鎂 合金。用于低碳鋼之重鹼液清晰劑亦適用于鎂一般浸漬清晰液包括 氫氧化鈉碳酸鹽磷酸鹽鉻酸鹽或其它組合也包括天然樹脂 或合成界面活性劑為乳化劑。陰極清洗利用工件作為清洗液之陰極 使用6V之直流電電流密度為1-5A/dm2。陽極清洗易形成不必要之 氧化物或氫氧化物被覆物故不建議使用。長時間之陽極清洗也容易 形成
12、鎂零件之孔蝕。鎂零件浸漬或電解清洗簡單鹽浴配方如下表化學清洗 鎂合金之酸洗處理法處理液主要應用金屬移除 量 m組成物濃度 g/l操作溫 度()浸漬時 間(min)桶槽類別鉻酸去除氧化物助溶劑腐蝕 產物0CrO318021-1001-15不鏽鋼1100鋁 鉛硝酸鹽光澤表面金屬之耐蝕及 壓鑄件之表面處理8CrO3 NaF Fe(NO3).9H2O18 3.5 4016-38-3316不鏽鋼 PE乙 烯氫氟鹽表面處理之表面活化350%HF23021-32 -5316不鏽鋼鉛 橡膠硝酸硝酸鐵之預處理13-2570%HNO35021-321/5-1/2不鏽鋼醋酸-硝酸去鏽改善金屬耐蝕性13-25CH3C
13、OOH NaNO3192 5021-27-13003鋁陶瓷鉛乙二醇- 硝 酸鐵去除鐵鏽或表面氧化物 改善耐蝕性12-2570%CH2OHCOOH 70%HNO3 NaNO3230 40 4016-49-1橡膠鉻酸-硝酸 鹽去除鐵鏽燃燒石墨焊 接前處理13CrO3 NaNO3180 3021-323不鏽鋼鋁鉛 橡膠 乙烯鉻酸-硫酸點焊前預處理5CrO3 96%H2SO4180 0.421-323不鏽鋼1100鋼 陶瓷硝酸-硫酸去除砂鑄件之噴砂痕跡5070%HNO3 96%H2SO477 2021-321/6-1/4陶瓷橡膠玻璃硫酸去除砂鑄件之噴砂痕跡50NaOH 96%H2SO480-120 3
14、021-27 21-3230sec 1/6 -1/4碳鋼 陶瓷 橡膠 鉛 玻 璃磷酸去除砂鑄件之表面析離物13-2585%H3PO4425868 8012021-2710-15secPVC PE 纖維強化塑膠化學清洗鎂合金之鹼液清洗法鎂合金之DOW 20鉻酸鹽化成處理DOW 20鉻酸鹽化成處理法為DOW No.1之改良制程是一種鉻酸鹽之表面 或處理法此制程適用于所有類別之鎂合金。DOW 20化成處理具良好之噴漆底 材特性但零件于處理時易受侵蝕對高精密零件須考慮到金飛行屬表面之受 損性。DOW 20化成處理之色澤與表面侵蝕受鹽浴老化程度合金組成鹽浴成 分比例及金屬熱處理 所影響最理想之噴漆底材為
15、黃珍珠狀之沖蝕物這種類 型之被覆物可浸漬于新鮮溶液中即可得到表一為DOW 20之配方表二為 DOW 20之操作流程。表一 表二鎂合金之DOW 20鉻酸鹽化成處理1.為使試片組件表面均勻,鹼洗前最好作機械表面處理,用溫和鹼液沖 蝕清洗或H3PO4或HF-H2SO4清洗亦可加以考慮,以改善被覆物之均勻性.2.組件浸漬處理與蒸餾水清洗間之空氣暴露時間不可過長,否則易使 殘留之鉻酸鹽滯留于表面,干燥后形成粉狀被覆物,增加其粗糙度,妨礙噴 漆涂裝之附著性.3.Dow 20化學分析檢測項目為HNO3及Na2Cr2O7.4.Dow 20化成處理AZ91D壓鑄試片有時易形成粉狀被覆物,若將工件 預熱或處理溶液預熱,可阻止粉狀被覆物之生成.5.Dow 20鉻酸鹽處理若有粉狀被覆物發生時,可檢查鉻酸鹽浴之pH 值,檢查Na2Cr2O7/HNO3之濃度比例,零件是否氧化腐蝕及污染.6 .Dow 20溶液調配時,化學
